벽면제트의 안정성에 대한 부력의 효과

Abstract

균일한 온도를 갖는 수평평판위를 흐르는 2차원 벽면제트에 대한 선형안정성을 국소안정방정식과 포물형 안정방정식을 이용해 수행하였다. 부력이 있는 벽면제트의 기본유동장은 제트의 출구근방을 제외하고는 경계층근사가 매우 잘 성립한다. 국소상사변수 ξ = x/Re를 도입하면 흐름방향의 속도분포와 온도분포는 출구에서의 레이놀즈수에 무관하게 얻어질 수 있으므로, 평행이론을 사용한 안정성해석에 필요한 매개변수는 두 개 뿐이며, 이 매개변수들 중 하나는 속도분포를 결정하는 유동방향의 변환된 좌표 ξ = x/Re이며, 또 다른 하나는 부력의 효과를 나타내는 무차원수인 리차드슨수이다. 출구에서의 레이놀즈수가 커짐에 따라 평행이론의 결과와 비평행이론의 결과는 점차 일치한다. 여러가지 매개변수 ξ = x/Re 와 Ri 수에 대한 중립안정곡선과 임계레이놀즈수를 평행이론과 비평행이론을 사용해 얻었다. Ri > 0일 때 유동의 안정성은 속도섭동과 열적인 섭동 모두에 의해서 영향을 받을 수 있으므로, 주어진 Ri 수에 대해 두 개 이상의 분기를 가지는 중립안정곡선이 나타나기도 한다. 국소안정해석의 결과와 포물형 안정해석의 결과는 비슷한 양상을 보이며, 두 해석방법에 의한 계산결과들은 이전의 실험결과들과 좋은 일치를 보인다.